Funktechnik on Die: Wie das WLAN in den Atom kam
Intels Forschungschef Justin Rattner widmete sich in seinem Vortrag in San Francisco nur einem Thema: der Weiterentwicklung von drahtloser Kommunikation. Dazu hatte der frühere Intel-CTO, Pat Gelsinger, 2002 eine kühne Vision entworfen: "Radio Free Intel" . Gelsinger hatte gefordert, dass in jedem Chipsatz, jedem Prozessor und jedem anderen Baustein von Intel Funktechnik stecken sollte. Dadurch sollten sich Geräte selbstständig vernetzen können, was heute als das "Internet der Dinge" bekannt ist.
Vor allem das Wort "free", was hier "gratis" bedeutet – weil die Integration von Funktechnik für alle Intel-Chips unabhängig vom Preis verpflichtend werden sollte, – sorgte im Unternehmen für Unmut, wie Justin Rattner nun erklärte. Zudem hatte Pat Gelsinger nicht vorgeschlagen, wie die Entwicklung vorgenommen werden sollte, sondern nur das Ziel vorgegeben.
Um eine vollständige Integration von Funk in einen Prozessor zu erreichen, müssen sich die Chipdesigner dem Mixed-Signal-Processing stellen, also analoge und digitale Technik kombinieren. Das ist durch eine Vielzahl von elektrischen Effekten wie dem Übersprechen der mit hoher Spannung betriebenen Leistungsverstärker auf andere Teile des Chips recht schwierig. Vorgesehen war zudem auch, die Integration so zu schaffen, dass sich die Bausteine mit Intels Wechsel zu kleineren Strukturbreiten alle zwei Jahre vertragen.
Der Ansatzpunkt ergab sich durch die Erkenntnis, dass sich alle Aufgaben von digitalen Kommunikationsverfahren durch Algorithmen abbilden lassen, für die sich spezielle Hardware bauen lässt. Während man bei CPU-Kernen diese "fixed function units" eher vermeidet, sind sie für Funkmodule notwendig. Die Umsetzung dieser an sich einfachen Idee war laut Rattner aber alles andere als trivial.
Rosepoint mit Atom-Kernen und einzelner Transceiver
Das ist nun geschafft, Rattner bezeichnete den unter dem Codenamen "Rosepoint" entwickelten Dual-Core-Atom mit WLAN-Modul als "Moores Law Radio" . Gemäß der nach dem Intel-Mitbegründer Gordon Moore benannten Regel sollen sich auch die Funkeinheiten mit dem Rest immer weiter verkleinern lassen.
Das, so sagte Rattner, sei bei anderen schon existierenden Lösungen nicht so. Die gibt es beispielsweise in Form von Qualcomms Snapdragon S4 mit Krait-Kernen schon, wo sogar 3G- und LTE-Funktionen integriert sein können. Ohne Namen von Konkurrenzprodukten zu nennen, meinte Intels CTO, andere Prozessoren mit integriertem Funk ließen sich nicht ohne weiteres verkleinern.
Um zu einem vollständigen Funkmodul, dem Transceiver, zu kommen, hat sich Intel dessen vier Bestandteile in den vergangenen zehn Jahren Schritt für Schritt vorgenommen. So gibt es nun einen A/D-Wandler sowie einen digitalen Frequenzsynthesizer, Phasenmodulator und Leistungsverstärker. Diese bilden das WLAN-Modul, das in Rosepoint integriert ist. Den Chip hatte Intel bereits im Februar 2012 ausführlich vorgestellt . Andere Funkstandards beherrscht er noch nicht, was wohl daran liegen mag, dass Intel erst 2010 die Mobilfunksparte von Infineon gekauft hatte.
Noch ist Rosepoint ein Forschungschip, der so nicht auf den Markt kommen wird. Ob mit den 22-Nanometer-Atoms – Rosepoint besteht aus 32-Nanometer-Strukturen – auch die Serienproduktion von Intel-CPUs mit Funk aufgenommen wird, sagte Rattner nicht. Dafür zeigte er aber auch einen einzelnen Transceiver, der auf einer Prototypenplattform aufgebaut war. Mittels zweier Richtantennen wurde dabei ein Video auf einige Meter Distanz übertragen. Trotz Tausender WLAN-Geräte im Saal klappte das, und zwar besser, als Rattner gedacht hatte: Er brauchte nicht eine, sondern zwei Hände, um eine der Antennen zu verdecken, was zu einer Unterbrechung der Übertragung führte. Das sollte die Echtheit der Demo belegen.
Der einzelne Transceiver zeigt, dass Intel nun auch sehr komplexe Bausteine entwickeln könnte, die mit nur einem sehr kleinen Chip alle Funkfunktionen zur Verfügung stellen. Das lässt sich gut mit vielen Geräten kombinieren, bei denen bisher eine Funkanbindung zu aufwendig war. Zudem könnte Intel dann diese Chips wieder einzeln verkaufen.
Und nachdem es auf diesem IDF noch keinen Wafer auf der Bühne zu sehen gab, hielt Justin Rattner zum Abschluss seiner Rede eine der Siliziumscheiben mit Rosepoint-Dies in die Kamera. Zu dem nicht anwesenden Ideengeber, der auch nicht mehr für Intel tätig ist, sagte er dann: "Wherever you are Pat, here it is: Radio not so free Intel!"
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